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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录引 言为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。外圆磨床是使用的最广泛的，它能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还
2、带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低，但其工艺范围较宽，而现代磨床的主要发展趋势是：提高机床的加工效率，提高机床的自动化程度以及进一步提高机床的加工精度和减小表面粗糙值。随着生产技术的不断发展和产品的不断更新，机器制造厂里的许多金属切削机床已经不能满足生产率和加工精度的要求，因此需要不断更新。这可以通过购置新型机床或对原有的机床进行改造两条途径来解决。对原有的机床进行改造的方法工作量小，耗资低，见效快，是中小企业的重要途径。所以根据工厂实际能力计算，针对M1432A型万能机床控制系统进行改造， 这种方法来提高机床的工作效率和加工精度，扩大和改变机床的
3、工艺范围。M1432A万能外圆磨床电气系统的PLC改造摘要：此改造过程主要涉及到设备的结构分析、过程分析以及PLC的硬件系统和软件系统的改造，最后进行机床改造的系统调试。此机床在改造前对零部件的磨削精度较低，粗糙值较大，尤其是在尺寸精度和圆度方面不够精致，相对改造前的机床，改造后能够很好的缩小精度差值，使得被磨削的零部件更加符合要求。 关键词：M1432A 磨床 PLC改造第一章 M1432A万能外圆磨床的介绍M1432A万能外圆磨床主要用于内(外)圆表面的磨削加工。它属于精加工机床类，其切削力变化不大，最大磨削长度为 1500mm,最大磨削直径为320mm。整体结构如下图1.1所示。图1.1
4、 M1432A万能外圆磨床1.1 磨床的特点由于机床加工工艺的要求，M1432A型万能外圆磨床液压系统是机床液压系统中要求较高、较复杂的一种。其主要特点是： (1)系统采用节流阀回油节流调速回路，功率损失较小。(2)工作台采用了活塞杆固定式双杆液压缸，保证左、右往复运动的速度一致，并使机床占地面积不大。 (3)本系统在结构上采用了将开停阀、先导阀、换向阀、节流阀、抖动缸等组合一体的操纵箱。使结构紧凑、管路减短、操纵方便，又便于制造和装配修理。此操纵箱属行程制动换向回路，具有较高的换向位置精度和换向平稳性。1.2 磨床的功能和主要部件结构M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削IT5IT7精度的圆
5、柱形或圆锥形外圆和内孔，该机床的液压系统具有以下功能： (1)能实现工作台的自动往复运动，并能在0.054m/min之间无级调速，工作台换向平稳，起动制动迅速，换向精度高。(2)为方便装卸工件，尾架顶尖的伸缩采用液压传动。 (3)工作台可作微量抖动：切入磨削或加工工件略大于砂轮宽度时，为了提高生产率和改善表面粗糙度，工作台可作短距离(13mm)、频繁往复运动(100150次/min)。 (4)传动系统具有必要的联锁动作：a、工作台的液动与手动联锁，以免液动时带动手轮旋转引起工伤事故。 b、砂轮架快速前进时，可保证尾架顶尖不后退，以免加工时工件脱落。 c、磨内孔时，为使砂轮不后退，传动系统中设置
6、有与砂轮架快速后退联锁的机构，以免撞坏工件或砂轮。(5)砂轮架快进时，头架带动工件转动，冷却泵启动；砂轮架快速后退时，头架与冷却泵电机停转。1.3 磨床的工作原理1.3.1 工作台的往复运动 (1)工作台右行：如图所示状态，先导阀、换向阀阀芯均处于右端，开停阀处于右位。其主油路为： 进油路：液压泵19换向阀2右位(PA)液压缸2右腔；油路：液压缸9左腔换向阀2右位(BT2)先导阀1右位开停阀3右位节流阀5油箱。液压油推液压缸带动工作台向右运动，其运动速度由节流阀来调节。 (2)工作台左行：当工作台右行到预定位置，工作台上左边的挡块拨与先导阀1的阀芯相连接的杠杆，使先导阀芯左移，开始工作台的换向
7、过程。先导阀阀芯左移过程中，其阀芯中段制动锥A的右边逐渐将回油路上通向节流阀5的通道。(D2T)关小，使工作台逐渐减速制动，实现预制动；当先导阀阀芯继续向左移动到先导阀芯右部环形槽，使a2点与高压油路a2相通，先导阀芯左部环槽使a1a1接通油箱时，控制油路被切换。这时借助于抖动缸推动先导阀向左快速移动(快跳)。其油路是：进油路：泵19精滤油器21先导阀1左位(a2a2)抖动缸6左端。回油路：抖动缸6右端先导阀1左位(a1a1)油箱。因为抖动缸的直径很小，上述流量很小的压力油足以使之快速右移，并通过杠杆使先导阀芯快跳到左端，从而使通过先导阀到达换向阀右端的控制压力油路迅速打通，同时又使换向阀左端
8、的回油路也迅速打通(畅通)。 下图为M1432A型外圆磨床液压系统原理图。其工作原理如下：图1.2 M1432A型外圆磨床液压系统原理图1 先导阀 2换向阀 3开停阀 4互锁缸 5节流阀 6抖动缸 7挡块 8选择阀 9进给阀 10进给缸 11尾架换向阀 12快动换向阀 13闸缸 14快动缸 15尾架缸 16润滑稳定器 17油箱 18粗过滤器 19油泵 20溢流阀 21精过滤器 22工作台进给缸这时的控制油路是： 进油路：泵19精滤油器21先导阀1左位(a2a2)单向阀I2换向阀2右端。 回油路：换向阀2左端回油路在换向阀芯左移过程中有三种变换。 首先：换向阀2左端b1先导阀1左位(a1a1)油
9、箱。换向阀芯因回油畅通而迅速 左移，实现第一次快跳。当换向阀芯1快跳到制动锥C的右侧关小主回油路 (BT2)通道，工作台便迅速制动(终制动)。换向阀芯继续迅速左移到中部台阶处于阀体中间沉割槽的中心处时，液压缸两腔都通压力油，工作台便停止运动。换向阀芯在控制压力油作用下继续左移，换向阀芯左端回油路改为：换向阀2左端节流阀J1先导阀1左位油箱。这时换向阀芯按节流阀(停留阀)J1调节的速度左移由于换向 阀体中心沉割槽的宽度大于中部台阶的宽度，所以阀芯慢速左移的一定时间内，液压缸两腔继续保持互通，使工作台在端点保持短暂的停留。其停留时间在05s内由节流阀J1、J2调节。 最后当换向阀芯慢速左移到左部环
10、形槽与油路(b1b1)相通时，换向阀左端控制油的回油路又变为换向阀2左端油路b1换向阀2左部环形槽油路b1先导阀1左位油箱。这时由于换向阀左端回油路畅通，换向阀芯实现第二次快跳，使主油路迅速切换，工作台则迅速反向启动(左行)。这时的主油路是：进油路：泵19换向阀2左位(PB)液压缸22左腔。回油路：液压缸22右腔换向阀2左位 (AT1)先导阀1左位(D1T)开停阀3右位节流阀5油箱。当工作台左行到位时，工作台上的挡铁又碰杠杆推动先导阀右移，重复上述换向过程。实现工作台的自动换向。 1.3.2 工作台液动与手动的互锁 工作台液动与手动的互锁是由互锁缸4来完成的。当开停阀3处处于图位置时，互锁缸4
11、的活塞在压力油的作用下压缩弹簧并推动齿轮Z1和Z2脱开，这样，当工作台液动(往复运动)时，手轮不会转动。 当开停阀3处于左位时，互锁缸4通油箱，活塞在弹簧力的作用下带着齿轮Z2移动，Z2与Z1啮合，工作台就可用手摇机构摇动。1.3.3 砂轮架的快速进、退运动 砂轮架的快速进退运动是由手动二位四通换向阀12(快动阀)来操纵，由快动缸来实现的。在图8-2所示位置时，快动阀右位接入系统，压力油经快动阀12右位进入快动缸14右腔，砂轮架快进到前端位置，快进终点是靠活塞与缸体端盖相接触来保证其重复定位精度；当快动缸左位接入系统时，砂轮架快速后退到最后端位置。为防止砂轮架在快速运动到达前后终点处产生冲击，
12、在快动缸两端设缓冲装置，并设有抵住砂轮架的闸缸13，用以消除丝杠和螺母间的间隙。手动换向阀12(快动阀)的下面装有一个自动启、闭头架电动机和冷却电动机的行程开关和一个与内圆磨具联锁的电磁铁(图上均未画出)。当手动换向阀12(快动阀)处于右位使砂轮架处于快进时，手动阀的手柄压下行程开关，使头架电动机和冷却电动机启动。当翻下内圆磨具进行内孔磨削时，内圆磨具压另一行程开关，使联锁电磁铁通电吸合，将快动阀锁住在左位(砂轮架在退的位置)，以防止误动作，保证安全。1.3.4 砂轮架的周期进给运动 砂轮架的周期进给运动是由选择阀8、进给阀9、进给缸10通过棘爪、棘轮、齿轮、丝杠来完成的。选择阀8根据加工需要
13、可以使砂轮架在工件左端或右端时进给，也可在工件两端都进给(双向进给)，也可以不进给，共四个位置可供选择。 上图所示为双向进给，周期进给油路：压力油从a1点J4进给阀9右端；进给阀9左端I3a2先导阀1油箱。进给缸10d进给阀9c1选择阀8a2先导阀1油箱，进给缸柱塞在弹簧力的作用下复位。当工作台开始换向时，先导阀换位(左移)使a2点变高压、a1点变为低压(回油箱)；此时周期进给油路为：压力油从a2点J3进给阀9左端；进给阀9右端I4a1点先导阀1油箱，使进给阀右移；与此同时，压力油经a2点选择阀8c1进给阀9d进给缸10，推进给缸柱塞左移，柱塞上的棘爪拨棘轮转动一个角度，通过齿轮等推砂轮架进给
14、一次。在进给阀活塞继续右移时堵住c1而打通c2，这时进给缸右端d进给阀c2选择阀a1先导阀a1油箱，进给缸在弹簧力的作用下再次复位。当工作台再次换向，再周期进给一次。若将选择阀转到其他位置，如右端进给，则工作台只有在换向到右端才进给一次，其进给过程不再赘述。从上述周期进给过程可知，每进给一次是由一股压力油(压力脉冲)推进给缸柱塞上的棘爪拨棘轮转一角度。调节进给阀两端的节流阀J3、J4就可调节压力脉冲的时期长短，从而调节进给量的大小。1.3.5 尾架顶尖的松开与夹紧 尾架顶尖只有在砂轮架处于后退位置时才允许松开。为操作方便，采用脚踏式二位三通阀11(尾架阀)来操纵，由尾架缸15来实现。由图可知，
15、只有当快动阀12处于左位、砂轮架处于后退位置，脚踏尾架阀处于右位时，才能有压力油通过尾架阀进入尾架缸推杠杆拨尾顶尖松开工件。当快动阀12处于右位(砂轮架处于前端位置)时，油路L为低压(回油箱)，这时误踏尾架阀11也无压力油进入尾架缸14，顶尖也就不会推出。尾顶尖的夹紧是靠弹簧力。1.3.6 抖动缸的功用 抖动缸6的功用有两个。第一是帮助先导阀1实现换向过程中的快跳；第二是当工作台需要作频繁短距离换向时实现工作台的抖动。当砂轮作切入磨削或磨削短圆槽时，为提高磨削表面质量和磨削效率，需工作台频繁短距离换向抖动。这时将换向挡铁调得很近或夹住换向杠杆，当工作台向左或向右移动时，挡铁带杠杆使先导阀阀芯向
16、右或向左移动一个很小的距离，使先导阀1的控制进油路和回油路仅有一个很小的开口。通过此很小开口的压力油不可能使换向阀阀芯快速移动，这时，因为抖动缸柱塞直径很小，所通过的压力油足以使抖动缸快速移动。抖动缸的快速移动推动杠带先导阀快速移动(换向)，迅速打开控制油路的进、回油口，使换向阀也迅速换向，从而使工作台作短距离频繁往复换向抖动。第二章 电气控制过程分析2.1 主电路的分析M1432A型万能外圆磨床主电路电气控制原理如下图所示。此磨床由于5台电动机拖动，即油泵电机M1，头架电动机M2，内圆砂轮电动机M3，外圆砂轮电动机M4，冷却泵电动机M5。图2.1 M1432A型万能外圆磨床主电路2.2 M1
17、432A型万能外圆磨床控制电路详细分析图2.2 M1432A型万能外圆磨床控制电路控制电路分析：合上电源总开关QS，380V交流电压加在9区控制变压器TC的初级绕组的两端，经降压后输出110V交流电压作为控制电路的电源，24V交流电压作为机床工作照明灯电源，6V交流电压作为交流电压的信号灯电源。在9区中，熔断器FU6作为控制电路的总保护，熔断器FU4作为机床工作照明的短路电流，熔断器 FU5为指示灯的短路保护。12区中热继电器KR1、KR2、RR3、KR4、KR5的动断触点组成了机床的过载保护电路，当任何一电动机过载时，它们中间的动合触点断开，切断控制电路的电源，使机床停止运行。（1）油泵电动
18、机M1控制电路。13区中按钮SB2为油泵电动机M1的起动按钮，按钮SB1为停止按钮。13区中接触器KM1在15号线与17号线之间的动合触点不仅为KM1的自锁触点，而且还控制着后面电路的电源断开与接通。所以，只有当接触器KM1闭合，油泵电动机运转后，其他电动机才能起动运转。（2）头架电动机M2的控制电路。14区和15区头架电动机M2的控制电路中，按钮SB3为头架起动机M2的点动按钮，其作用是点动控制头架电动机M2运动，以便对加工工件进行校对和调试。SA1为头架电动机M2的高、低速转换开关，它又有“高速”、“低速”和“停止“三档。具体控制如下：当需要头架电动机低速运动时，将头架电动机M2的高低速转
19、换开关SA1扳至“低速”档位置，然后按下油泵电动机的起动按钮SB2，油泵电动机M2起动运转，供给液压系统压油。扳动砂轮架快速移动操作手柄至“快进”位置，此时液压油通过砂轮架快速移动操作手柄控制的液压阀进入砂轮架快进移动油缸，驱动砂轮架快速移动。当砂轮架接近工件时，压合行程开关SQ1，行程开关SQ1在14区的17号线与23号线间动合触电被压下闭合，接通接触器KM2线圈的电源，接触器KM2通电闭合，其在3区的主触点将头架电动机M2的定子绕组接成接法低速起动运转。当加工完毕后，扳动砂轮机快速移动手柄至“快退”位置，此时液压油通过砂轮架快速移动操作手柄控制的液压阀进入砂轮架快退移动油缸，驱动砂轮架快退
20、移动。快速移动至适当位置，将砂轮架快速移动手柄至“停止”位置，砂轮架移动停止。同理，当需要头架电动机M2高速运转时，将头架电动机M2的高、低速的转换SA1开关扳至“高速”档位置，然后按下油泵电动机的起动按钮SB2，油泵电动机M2起动运转，供给液压系统压油。扳动砂轮架快速移动操作手柄至“快进”位置，此时液压油通过砂轮架快速移动操作手柄控制的液压阀进入砂轮架快进移动油缸，驱动砂轮架快速移动。当砂轮架接近工件时，压合行程开关SQ1，行程开关SQ1在14区的17号线与23号线间动合触电被压下闭合，接通接触器KM3线圈的电源，接触器KM3通电闭合，其在3区、5区的主触点及接触器KM2在4区的动断触电将头
21、架电动机M2的定子绕组接成接法高速起动运转。当头架电动机需要停止时，只需要将头架电动机M2的高低速开关扳至“停止”档位置，头架电动机停止低速或高速运行。 (3)外圆砂轮电动机M4的控制。18区外圆砂轮电动机的控制电路中，按钮SB4在37号线与39好线间的动合触点为外圆砂轮电动机M4的起动按钮，行程开关SQ2在29号线与37号线间的动合触点为外圆工作状态行程开关，它与16区中按钮SQ2在29号线与31号线间内圆工作状态的动触点连锁，即在任何时候，在内圆砂轮电动机M3和外圆砂轮电动机M4中只能选择其中的一种工作状态。16区中按钮SB5的动断触点为内、外圆砂轮电动机M3、M4的停止按钮。当需要外圆砂
22、轮电动机M4起动运转时，将砂轮架上的内圆磨具往上翘，行程开关SQ2被压下，其在18区中29号线与37号线间的动合触点被压下闭合，为接通接触器KM5线圈的电源做好准备。按下内圆与外圆砂轮电动机的起动按钮SB4，接触器KM5通电闭合并自锁，其6区的主触点接通外圆砂轮电动机M4的电源，外圆砂轮电动机M4起动运转。按下停止按钮SB5，外圆电动机M4失电停止运行。 (4)内圆砂轮电动机M3的控制。16、17区内圆砂轮电动机M3的控制电路中，按钮SB4在31号线与33号线间的动合触点为内圆砂轮电动机M3的起动按钮，行程开关SQ2在29号线与31号线间的动合触点为内圆工作状态行程开关，它与18区中SQ2在2
23、9号线与37号线间外圆工作状态的动触点联锁。同样，16区中按钮SB5的动触点为内外圆砂轮电动机M3、M4的停止按钮。当需要内圆砂轮电动机M3起动运转时，将砂轮架上的内圆磨具往下翘，行程开关SQ2被松开复位，其在16区中29号线与31号线间的动合触点复位闭合，为接通接触器KM4线圈的电源做好准备。按下内圆与外圆砂轮电动机的起动按钮SB4，接触器KM5通电闭合并自锁，其7区的主触点接通内圆砂轮电动机M3的电源，内圆砂轮电动机M3起动运转。按下停止按钮SB5，外圆电动机M3失电停止运行。 （5）冷却泵电动机M5的控制电路。19区冷却泵电动机M5的控制电路中，当接触器KM2或接触器KM3闭合时，接触器
24、KM2或KM3并接在19区中17号线与45号线的动合触点要闭合，接通线圈KM6线圈的电源，接触器KM6闭合，其主触点接通冷去泵电动机M5的电源，冷却泵电动机M5起动运转。除此之外，当头架电动机未起动运转时，在整修砂轮，需要冷却泵电动机M5起动运转供给冷却液，此时，只需将手动接通开关SQ2扳至接通位置，冷却泵电动机M5即可起动运转，供给修修整砂轮时的冷却液。2.3 磨床存在的缺点继电器对过载敏感性很高，必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过在保护。继电器的负载与环境温度明显有关，温度升高，负载能力将迅速下降。半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。继电器导通后的
25、功耗和发热量大，大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，用的成本也较高。电子元器件的温度特性和电子线路，导致它的抗干扰性差，耐辐射能力差，为提高它的工作可靠性，必须对它采取相应的措施。继电器体积小，重量轻,但触点容量小，允许通过电流小，多用于控制系统。接触器体积大，重量较大，但触点容量大，允许通过电流大.用于控制相对大电流电气设备。大的继电器将产生大量的热及噪声，并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。可编程序控制器的优势、特点及功能：可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控
26、制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制.特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。所以针对PLC有以上优点，现对M1432A万能磨床进行PLC改造，提出改造的设想。第三章 机床电气系统PLC硬件系统改造3.1 主电路的的分析 图3.1 M1432A型万能外圆磨床主电路本次改造主电路不用变化，只是利用PLC来控制其运动。M1432A型万能外圆磨床主电路电气控制原理如下图所示。此磨床由于5台电动机拖动，即油泵电机M1，头架电动机M2，内
27、圆砂轮电动机M3，外圆砂轮电动机M4，冷却泵电动机M5。3.2 PLC总体方案的确定常用的PLC的类型有三种：西门子、三菱和欧姆龙。但因为三菱FX2N系列PLC体积小、功能强、速度高、指令功能丰富、内部资源充足，可在PC机上编程，并可通过PC机对系统进行实时监控，为调试和维护提供了极大的方便。所以本次改造利用三菱来实现。 根据磨床的控制电路分析，利用三菱FX2N系列编写I/O口分配表，如下输入信号表3.1和输出信号表3.2。表3.1 I/O口分配输入信号输入信号名称代号输入点编号热继电器FR1FR5X0总停止按钮SB1X1油泵电动机M1起动按钮SB2X2头架电动机M2点动按钮SB3X3内、外圆
28、电动机起动按钮SB4X4内、外圆电动机停止按钮SB5X5砂轮架快速联锁开关SQ1X6内、外圆电动机联锁开关SQ2X7头架电动机低速转换开关SA1X10头架电动机高速转换开关SA1X11冷却泵电动机M5手动开关SA2X12表3.2 I/O口分配输出信号输出信号名称代号输出点符号油泵电动机M1接触器KM1Y0头架电动机M2低速接触器KM2Y1头架电动机M2高速接触器KM3Y2内圆砂轮电动机M3接触器KM4Y3外圆砂轮电动机M4接触器KM5Y4冷却泵电动机M5接触器KM6Y5油泵指示灯HL2Y6电磁铁YAY73.3 PLC外部接线图因为此机床控制系统一共有12个输入点，8个输出点，所以选择FX2N-
29、32M型号。利用三菱中FX2N-32M型设计的PLC外部接线图如下图3.2所示：图3.2 PLC外部接线图 3.4 人机界面的介绍根据改造要求，还可以利用人机界面的方法对机床进行改造。人机界面的定义：人机界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机界面的设计过程可分为以下几个步骤：（1） 创建系统功能的外部模型设计模型主要是考虑软件的数据结构、总体结构
30、和过程性描述，界面设计一般只作为附属品，只有对用户的情况(包括年龄、性别、心理情况、文化程度、个性、种族背景等)有所了解，才能设计出有效的用户界面；（2） 确定为完成此系统功能人和计算机应分别完成的任务（3） 考虑界面设计中的典型问题（4） 借助工具构造界面原型，并真正实现设计模型软件模型一旦确定，即可构造一个软件原形。人机界面的工作原理：人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是人机界面的核心单元。根据人机界面的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。人机界面软件一般
31、分为两部分，即运行于人机界面硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件。使用者都必须先使用人机界面的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到人机界面的处理器中运行。第四章 机床PLC软件系统的改造4.1 PLC设计方法的介绍PLC程序设计常用方法：主要有经验设计法、继电器控制转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等。将继电器控制电路直接转换为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。特点：一般不需要更改控制面板，保持系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。顺序控制设计法如果一个控制系统可
32、以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设
33、计的主要方法。PLC 梯形图程序用“经验设计法”编写 , 是沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图 , 即在某些典型电路的基础上 , 根据被控对象对控制系统的具体要求 , 不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地进行调试和修改梯形图 , 不断地增加中间编程元件和辅助触点 , 最后才能得到一个较为满意的结果。因此 , 所谓的经验设计法是指利用已经的经验 ( 一些典型的控制程序、控制方法等 ), 对其进行重新组合或改造 , 再经过多次反复修改 , 最终得出符合要求的控制程序。这种设计方法没有普遍的规律可以遵循 , 具有很大的试探性和随意性 , 最后的结果也不是唯一的 , 设计所用的时间、设计质
34、量与设计者的经验有很大的关系 , 因此有人就称这种设计方法为经验设计法 , 它是其他设计方法的基础 , 用于较简单的梯形图程序设计。 而本次设计采用经验设计法来改造机床。4.2 PLC程序设计1.根据电气控制电路分析得到梯形图如下图4.1所示：在此梯形图设计过程中，增加了许多中间继电器，这些中间继电器主要用来区分梯形图与人机界面中的开关。若不设置中间继电器，则开关无法分清是控制梯形图还是控制人机界面。根据梯形图编写指令表如下表4.1所示：图4.1 梯形图2.指令表如下图4.1所示表4.1 指令表1LD X230ANI X72OR M231OUT Y73OR Y032LD X44AND X033
35、OR M45ANI X134OR Y36ANI M135ANI Y47OUT Y036AND Y08LD Y037ANI X59OUT Y638ANI M510LD X639ANI Y711OR X340OUT Y312OR M341LD X713MPS 42LD X414LD X1043OR M415OR M1044OR Y416ANB45ANB17ANI Y246ANI Y318AND Y047AND Y019OUT Y148ANI X520MPP49ANI M521LD X1150OUT Y422OR M1151LD X1223ANB52OR M1224ANI Y153OR Y125AN
36、D Y054OR Y226OUT Y255AND Y027LD Y056OUT Y528ANI X557END29ANI M54.3 人机界面的设计人机界面画面设计如下图4.2所示图4.2 人机界面画面设计人机界面的说明：SB0为总停按钮，控制所有电机和指示灯停止运行。SB7为冷却泵的起动按钮，按下SB7后，冷却泵电动机运动，只有当冷却泵运行时才能起动其他电机。SB1为油泵电动机起动按钮，按下SB1油泵电动机运转，油泵指示灯亮。SB2为头架电动机的启动按钮，头架电动机起动后再按SB6按钮，控制头架电动机高速运转，当按下SB5时头架电动机低速运转，指示灯点亮。SB为内外圆电动机的起动按钮，按下S
37、B3控制内外圆的电动机运转，对零部件的内外部进行磨削；而SB4则为内外圆的停止按钮，内外砂轮电动机停止运动。人机界面调试:PC机加触摸屏，要编制相应的人机界面软件，直接与PLC通讯，完成人机界面的功能。人机界面与PLC的连接：直接将人机界面的通讯接口接到PLC的通讯接口。PLC的外部结构如下图4.3所示。图4.3 PLC的外部结构人机界面的调试结果显示说明：此人机界面的调试结果显示如下图4.4所示：按下SB7,冷却泵电动机开始运转；然后按下SB2和SB5头架电动机低速运转，再按下SB6为高速运转，按下SB3为内外圆砂轮电动机的运行，若需要内外圆砂轮电机停止运行，则按下SB4。接着按下泵起动按钮
38、。最后按下SB0则是停止一切运动。图4.4 人机界面的调试结果显示结束语 此次毕业设计是我们从大学毕业生走向以后工作的重要一步。从最重要的选题，开题到计算、绘图、直到完成设计。期间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一次过程都是对自己能力的一次检验和充实。此次改造的重点主要在机床PLC软件改造部分，为更好的适应社会不断的发展，这就要求在提高机床运动速度或提高效率的同时，应采取相应措施增强机床薄弱环节的刚度和强度，所以改造中要充分保证软件参数的正确设定。而设计的难点就是改造电路的设计，因为对专业不是了解很深，所以在设计过程中有很大困难。针对这次机床的改造，我了解了M1432万能磨床
39、的用途及工作原理，熟悉了解M1432磨床的改造过程，锻炼了PLC改造的能力，尤其是对各种软件的绘图能力，培养了自己独立设计的目的。此次毕业设计是我对专业知识的一次实践检验和巩固，同时也是走向工作岗位的一次热身。毕业设计收获很多，比如学会了查找资料的相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该
40、在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。 致 谢不知不觉我即将走完大学生涯的第三个年头，回想这一路走来的日子，父母的疼爱关心，老师的悉心教诲，朋友的支持帮助一直陪伴着我，让我渐渐长大，也慢慢走向成熟。从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。 首先，我要衷心感谢一直以来给予我无私帮助和关爱的老师们，特别是我的指导老师顾子明老师，他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，顾老师始终认真负
41、责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是顾老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢顾老师。还有班主任钱琨老师老师，以及其他专业课程指导老师。谢谢你们这三年以来对我的关心和照顾，从你们身上，我学会了如何学习，如何工作，如何做人。 其次 ，我还要认真地谢谢我身边所有的朋友和同学，谢谢你们，你们对我的关心、帮助和支持是我不断前进的动力之一，尤其是大二的学弟邵从星同学，在做人机界面设计的时候，他细心讲解，一直等到别人学会为止，非常感谢你们。我的大学生活因为有你们而更加精彩。 最后，我要感谢我的父母及家人，没有人比你们更爱我，你们对我的关爱让我深深感受到了生活的美好，谢谢你们一直以来给予我的理解、鼓励和支持，你们是我不断取得进步的永恒动力。 参考文献（1）PLC编程100例题 中国电力出版设 主编 肖峰、贺哲荣（2）实用机床电气控制线路200例 中国电力出版设 主编 李响初（3）电气控制与可编程序控制器应用技术东南大学出版设主编 郁汉琪（4）机床电气自动控制 化学工业出版设 主编 廖兆荣（5）金属切削机床 清华大学出版社 主编 周宗明专心-专注-专业